пружинный двигатель часов и часы с пружинным двигателем

Формула изобретения

1. Пружинный двигатель часов, содержащий средство приведения пружины в напряженное состояние и пружину, один конец которой закреплен на средстве приведения пружины в напряженное состояние при заводе, а другой конец выполнен с возможностью сопряжения со средством передачи энергии вращательного движения часовому механизму, отличающийся тем, что содержит витую цилиндрическую пружину кручения, а средство приведения пружины в напряженное состояние выполнено в виде расположенного внутри пружины вала, на одном конце которого закреплен один конец пружины, а на другом конце которого установлено средство передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

2. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что содержит витую цилиндрическую пружину кручения с возможностью накопления энергии вращательного движения при закручивании пружины с приведением пружины в напряженное состояние и отдачи энергии вращательного движения при раскручивании пружины средству передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

3. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что на конце вала установлено заводное колесо с собачкой с возможностью предотвращения раскручивания пружины на поворотах вала при приведении пружины в напряженное состояние и фиксации вала при раскручивании напряженной пружины.

4. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что конец вала выполнен с возможностью сопряжения со средством поворота вала при приведении пружины в напряженное состояние, например выполнен трехгранным, четырехгранным или многогранным с возможностью сопряжения с соответствующим заводным ключом.

5. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что средство передачи энергии вращательного движения часовому механизму выполнено в виде свободно установленной на валу муфты и зубчатой муфты.

6. Пружинный двигатель часов по п.5, отличающийся тем, что муфта пружины и зубчатая муфта выполнены в виде единой детали.

7. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что содержит средство ограничения закручивания пружины при приведении ее в напряженное состояние.

8. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью приведения в движение часового механизма со стрелочной индикацией времени.

9. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью приведения в движение часового механизма с турбийоном.

10. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью приведения в движение часового механизма с календарными устройствами.

11. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью приведения в движение часового механизма с индикацией фаз движения планет, например фаз Луны или времени восхода/захода Солнца.

12. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что выполнен с возможностью приведения в движение часового механизма таинственных часов, содержащих прозрачную область циферблата.

13. Пружинный двигатель часов по п.1, отличающийся тем, что содержит витую цилиндрическую пружину кручения 7, вал двигателя 8, заводное колесо 9, муфту 10, зубчатую муфту 11.

14. Часы с пружинным двигателем, содержащие корпус, пружинный двигатель, часовой механизм и средство индикации времени, отличающиеся тем, что содержат пружинный двигатель с витой цилиндрической пружиной кручения, включающий средство приведения пружины в напряженное состояние, выполненное в виде расположенного внутри пружины вала, на одном конце которого закреплены один конец пружины и заводное колесо, а на другом конце которого установлено средство передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

15. Часы по п.14, отличающиеся тем, что часы содержат пружинный двигатель с витой цилиндрической пружиной кручения с возможностью накопления энергии вращательного движения при закручивании пружины с приведением пружины в напряженное состояние и отдачи энергии вращательного движения при раскручивании пружины средству передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

16. Часы по п.14, отличающиеся тем, что часы содержат пружинный двигатель с витой цилиндрической пружиной кручения, один конец которой закреплен на средстве приведения пружины в напряженное состояние при заводе часов, а другой конец которой сопряжен со средством передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

17. Часы по п.14, отличающиеся тем, что содержат пружинный двигатель по любому из пп.1-13.

18. Часы по п.14, отличающиеся тем, что содержат по крайней мере два пружинных двигателя по любому из пп.1-13.

19. Часы по п.14, отличающиеся тем, что корпус выполнен с прозрачными внешним и задним стеклами, образующими прозрачную область циферблата.

20. Часы по п.14, отличающиеся тем, что пружинный двигатель расположен внутри корпуса, а часовой механизм с приводным колесом, средство индикации времени расположены в прозрачной области циферблата.

21. Часы по п.14, отличающиеся тем, что содержат корпус 1, заводную головку 2, прозрачную область 3 часовую стрелку 4, минутную стрелку 5, циферблат 6, витую цилиндрическую пружину кручения 7, вал двигателя 8, заводное колесо 9, муфту пружины 10, зубчатую муфту пружины 11, собачку 12, пружину собачки 13, вексельное колесо 14, часовое колесо 15, минутный триб 16, центральное колесо 17, первое приводное колесо 18, промежуточное колесо 19, секундное колесо 20, анкерное колесо 21, анкерную вилку 22, узел баланса 23, второе приводное колесо 24, часовой механизм 25.

22. Часы по п.14, отличающиеся тем, что внешняя боковая поверхность корпуса снабжена по меньшей мере одним средством механического соединения, выполненным, например, в виде средства крепления браслета или ремешка наручных часов, средства крепления цепочки карманных часов или средства крепления кулона или подвески.

23. Часы по п.14, отличающиеся тем, что выполнены со стрелочной индикацией времени.

24. Часы по п.14, отличающиеся тем, что выполнены с турбийоном.

25. Часы по п.14, отличающиеся тем, что выполнены с календарными устройствами.

28. Часы по п.15, отличающиеся тем, что выполнены с устройствами индикации фаз движения планет, например фаз движения Луны или времени восхода/захода Солнца.

Описание изобретения к патенту

Область техники

Изобретение относится к хронологии, к механическим часам со стрелочной индикацией времени текущего времени, и может быть использовано при изготовлении и использовании оригинальных, необычных, таинственных наручных, напольных, настольных или карманных часов, кулонов, подвесок, ювелирных изделий, приборов и изделий с механическим исчислением времени

Уровень техники

Идея создания и использования таинственных часов (часов-загадок мистических часов (mystery watch), принцип работы которых непонятен на первый взгляд, с давних времен привлекает часовщиков и потребителей. На протяжении уже почти двух столетий делаются попытки изобрести прозрачные механические часы, однако до сих пор прозрачными удалось создать лишь только громоздкие настольные часы или относительно крупные карманные и наручные механические часы.

Необычный способ стрелочной индикации, создающий эффект того, что зритель видит абсолютно прозрачный циферблат с закрепленными на нем стрелками, исправно указывающими время, не наблюдая при этом никакого вращающего их механизма, впервые придумал и создал французский часовщик и иллюзионист Жан Эжен Робер-Уден (Jean-Eugene Robert-Houdin), который считается основоположником современной иллюзионной магии [1].

Его часы, впервые продемонстрированные на французской промышленной выставке 1839 г., представляли собой бронзовый корпус-основание, на котором располагался прозрачный хрустальный циферблат, над которым как бы висели в воздухе нарисованные на стеклянных дисках стрелки, которые двигались словно бы сами по себе без какого бы то ни было видимого механизма.

В действительности движение на хрустальный циферблат передавалось в этих часах от механизма, расположенного в верхней части корпуса через систему шестеренок и винтовых тяг.

Позже часовые мануфактуры, среди которых можно назвать Cartier и LeCoultre, начали изготавливать подобные прозрачные настольные механические часы, в частности, мануфактурой Картье (Cartier), начиная с 1912 г., их выпущено в свет всего около 30 штук настольных часов, отличительной особенностью которых был абсолютно прозрачный корпус из горного хрусталя с механизмом, спрятанным в золотом ободке циферблата.

Известны карманные антикварные часы Mysterieuse (Загадка), Франция, 19 век, корпус из серебра диаметром 53 мм, механизм с цилиндрическим ходом. Предполагается, что часы "Mysterieuse" создавались, чтобы удивить, заставить задуматься: как это может работать? Это карманные часы со стеклянными совершенно прозрачными стенками, в центре циферблата движутся стрелки, а механизм не виден. Возникает вопрос: за счет каких сил и механизмов происходит движение стрелок? Оказывается, стрелки в этих часах неподвижны, а вращаются два тончайших стекла, на одном из которых укреплена часовая, на другом - минутная стрелка. Эти тонкие стекла приводит в действие механизм, расположенный в узком ободе корпуса. Третье неподвижное стекло является циферблатом [1].

Известны карманные таинственные часы компании Армана Швоба и братьев (Armand Schwob & Freres) - часы производились для китайского и европейского рынков около 1890 год фаз Луны ов. Этот вариант таинственных часов обладает механизмом в форме полумесяца, скрытым под ободком часового корпуса, который вращает расположенные между стеклами циферблата прозрачные стеклянные диски с закрепленными на них стрелками. Модель была запатентована Арманом Швобом [2].

Недостатком этой модели является значительная толщина механизма с циферблатом в связи с применением в этих часах шести прозрачных дисков, что значительно ухудшает эксплуатационные свойства часов, особенно в случае реализации конструкции в наручных часах. Кроме того, стрелки в этих часах переводятся путем вращения минутной стрелки пальцем, поскольку отсутствует узел перевода стрелок.

Таким образом, до сегодняшнего дня существует не разрешенная пока в должной мере проблема создания простых по конструкции и дешевых в производстве прозрачных наручных механических часов малого размера.

Еще до недавнего времени швейцарские часовщики считали, что идею наручных прозрачных часов немыслимо воплотить в жизнь, но сейчас стали появляться и производиться крупные по размерам наручные часы с невидимым механизмом и зависшими в воздухе стрелками, что воспринимается очень необычным и таинственным.

Одними из популярнейших таинственных часов на сегодня являются часы «Таинственный Кардинал» мануфактуры Quinting - наручные часы с прозрачным зрелищным циферблатом, кварцевым приводом и механизмом из прозрачного сапфира [3].

Механизм Таинственного Кардинала - это система, состоящая из 7 параллельных прозрачных сапфировых дисков, предварительно металлизированных и покрытых антибликовым покрытием. Этот сложный механизм содержит в себе 3 неподвижных и 4 вращающихся прозрачных сапфировых диска, которые приводят в движение стрелки минут, часов и указатель даты, а также стрелку маленького секундного циферблата, находящегося в положении на 6 часов. Несмотря на такое количество слоев из сапфира (всего 9 - 7 в механизме и 2 защитных), часы Таинственный Кардинал в области циферблата абсолютно прозрачны.

При оригинальном внешнем виде эти часы отличаются сравнительно большими для наручных часов размерами - диаметром в 43,8 мм (без заводной головки) и толщиной 14 мм, а также очень большой сложностью в изготовлении, поскольку сапфир отличается очень высокой твердостью и обрабатывается алмазными инструментами.

Абсолютная прозрачность сапфирового механизма и циферблата, заключенного в благородный металл и драгоценные камни, делает часы Quinting уникальными по внешнему виду, но очень сложными в изготовлении и очень дорогими предметами роскоши.

Модный дом Louis Vuitton анонсировал часы Tambour Mysterieuse LV 115, которые считают одними из самых сложных из прозрачных часов, в которых индикация часов и минут традиционно производится при помощи сапфировых дисков с нанесенными на них стрелками, а непрозрачный инкрустированный драгоценными камнями механизм размещается в центре корпуса и как бы «плывет» в нем. Отмечают, что на создание каждого экземпляра часов Tambour Mysterieuse LV 115 уходит по одному году, производятся персонально для каждого покупателя, корпус часов по желанию может быть изготовлен из платины или золота - белого, желтого, красного, диаметр его корпуса - 42,55 мм, а предварительно объявленная цена - 265.000 долларов США [4].

Существует также сложная модель таинственных часов «mystery watch», созданная автором рассматриваемой заявки в 2008 году. Это наручные часы с прозрачным циферблатом и стрелками, вращающимися между его стеклами, и подвижной картой звездного неба. Визуальный эффект таков, что наблюдателю кажутся, стрелки свободно парят в пустом корпусе часов на фоне движущихся звезд. Принцип работы часов заключается в том, что под стеклами корпуса находятся еще три таких же прозрачных диска. К первому (верхнему) прикреплена минутная стрелка, ко второму - часовая, а на третий нижний сапфировый диск нанесена карта звездного неба. Данные часы при относительно небольших размерах - диаметр 38 мм и высота 9 мм совершают 18 000 полуколебаний в час и они сложны по конструкции, имеют 1000 камней, 1281 деталь, пять сапфировых дисков. На этих пяти прозрачных сапфировых дисках показываются часы, минуты, дата, месяц и карта звездного неба, а на корпусе отдельно показываются фазы Луны, индикатор запаса хода, уравнение времени. В данном механизме сапфировые диски удерживаются по окружности зубчатыми колесами, которые приводит в движение часовой механизм, спрятанный под ободком часов [5].

Таким образом, необычные решения для стрелочной индикации прозрачных таинственных часов до сих пор пользуются большой популярностью.

Известны также прозрачные часы, механизм которых вытянут в линию и спрятан под декоративной полоской, проходящей через весь прозрачный циферблат. Его недостатками можно назвать то, что расположение механизма все же достаточно очевидно и у наблюдателя не возникает такого визуального эффекта, как в случае, когда стрелки висят в середине циферблата сами и вращаются «сами по себе» [6].

Общими недостатками указанных выше часов-аналогов является сложность и обычная громоздкость конструкции механизмов и невозможность по данным решениям размещения их стрелочной системы с вращающимися стрелками между двух дисков, что делает их практически непригодными для применения в небольших наручных часах.

Известны таинственные часы Линдерта Принса (Leendert Prins), которые содержат четыре прозрачных диска - два внешних неподвижных, и два внутренних вращающихся. На один из внутренних дисков крепится или рисуется минутная стрелка, а на другой - часовая. Вращающиеся диски приводятся в движение с помощью расположенных по краям зубьев [7].

Недостатками данной конструкции является отсутствие вращающихся стрелок, что существенно ухудшает визуальные и эксплуатационные свойства часов, особенно в случае реализации конструкции в наручных часах.

Известна более поздняя модификация таинственных часов Линдерта Принса с использованием вместо двух внутренних вращающихся дисков одного внутреннего вращающегося диска. В данных часах использован упрощенный механизм с одним вращающимся стеклянным диском вместо двух. На один стеклянный диск крепится часовая и минутная стрелки, но при этом минутная стрелка соединена с вращающейся шестерней, закрепленной в оправе часов и тем самым замаскированной. В центре часов к минутной стрелке прикреплен вращающийся вал, который с помощью нескольких шестеренок приводит в движение часовую стрелку [8].

Недостатками данной конструкции является необходимость крепления минутной стрелки в оправе часов и тем самым существенно уменьшается "таинственный" визуальный эффект, поскольку становится очевидным, где спрятан механизм, приводящий в движение минутную стрелку.

Известны часы, включающие корпус, состоящий из прозрачного внешнего и заднего стекол корпуса, одно из которых образует циферблат, и непрозрачного обода корпуса, внутри которого расположены, по крайней мере, два прозрачных диска, на каждый из которых нанесены надписи и/или изображения, соответствующие измеряемому интервалу времени: по крайней мере, часам и минутам, а также размещаемые под непрозрачным ободом корпуса: часовой механизм, зубчатые передачи, выполненные с возможностью передачи вращения от часового механизма на каждый из двух прозрачных дисков, и узел фиксации, выполненный с возможностью фиксации каждого из прозрачных дисков, отличающиеся тем, что включают по меньшей мере две зубчатые передачи, каждая из которых образована зубчатым колесом и зубчатым краем прозрачного диска и выполнена с возможностью передачи вращения на соответствующий ей прозрачный диск, при этом корпус часов выполнен портативным, причем его внешняя боковая поверхность снабжена по меньшей мере одним средством механического соединения, причем часовой механизм включает механический или электрический привод, а средство механического соединения, расположенное на внешней боковой поверхности корпуса часов, выполнено с возможностью соединения с браслетом (ремешком) наручных часов, с цепочкой карманных часов или с цепочкой кулона или подвески [9].

Недостатками этих часов является отсутствие вращающихся стрелок и значительные размеры корпуса в связи с применением в этих часах двух или более неподвижных и двух или более подвижных прозрачных дисков, а также наличие двух зубчатых передач для приведения в движение подвижных дисков. Все это значительно ухудшает визуальные и эксплуатационные свойства часов, особенно в случае реализации конструкции в наручных часах, а также существенно увеличивает размеры корпуса и, соответственно, сокращает отношение площади прозрачного циферблата к площади непрозрачного корпуса (снижается эффект таинственности).

Распространенные в настоящее время механические часы обычно содержат: пружинный двигатель на основе спиральной пружины; механизм завода и перевода стрелок (на языке часовщиков - ремонтуар); спусковой механизм (на языке часовщиков - спуск, ход), преобразующий непрерывное вращательное движение в колебательное или возвратно-поступательное движение; колебательную систему в виде маятника или балансира (баланса); систему зубчатых колес или шестеренок, соединяющую пружинный двигатель и спусковой механизм (на языке часовщиков - ангренаж); стрелочный механизм и циферблат [10].

Пружинный двигатель на основе спиральной пружины обычно представляет собой прикрепленную к валу спиральную пружину, размещенную в цилиндрическом барабане с зубчатым краем. Раскручиваясь вокруг оси, спиральная пружина вращает барабан (внутри которого она находится), а его зубчатый край через него систему колес, спусковой механизм и регулятор приводит в движение стрелочный механизм. При заводке часов вращением заводной головки через зубчатые передачи вращают соединенный с пружиной вал, на который, сжимаясь, наматывается спиральная пружина [11].

Главным недостатком пружинного двигателя на основе спиральных пружин является неравномерность скорости раскручивания пружины, что приводит к неточности хода часов. Каждая спиральная пружина в ходе своего разматывания изменяет свою приводную силу. Для устранения этого недостатка применяли и применяют различные способы, исключая в работе пружины ее начальную и конечную фазу путем использования кулачковые механизмы, из которых известны мальтийский механизм, кольцевидные и пальцевые кулачковые механизмы.

Изменчивость приводной силы можно также ограничивать удлинением пружины и увеличением запаса ее энергии. Однако удлинение пружины идет за счет ее толщины. Для тонких пружин требуются также специальные сплавы, лучше выдерживающие нагрузку и усталость [12].

Таким образом, главным недостатком пружинного двигателя на основе спиральных пружин является неравномерность скорости раскручивания спиральной пружины, что приводит к неточности хода часов. Также у механических часов точность хода зависит от множества факторов, таких как температура, положение часов, износ деталей и других. Поэтому для механических часов считается нормой расхождение с точным временем на 15-45 секунд в сутки, а лучшим результатом - 4-5 секунд в сутки.

Главным недостатком пружинного двигателя на основе спиральных пружин является неравномерность скорости раскручивания пружины, что приводит к неточности хода часов. Каждая спиральная пружина в ходе своего разматывания изменяет свою приводную силу. Для устранения этого недостатка применяли и применяют различные способы, исключая в работе пружины ее начальную и конечную фазу путем использования кулачковые механизмы, из которых известны мальтийский механизм, кольцевидные и пальцевые кулачковые механизмы.

Изменчивость приводной силы можно также ограничивать удлинением пружины и увеличением запаса ее энергии. Однако удлинение пружины идет за счет ее толщины. Для тонких пружин требуются также специальные сплавы, лучше выдерживающие нагрузку и усталость [13].

Таким образом, главным недостатком пружинного двигателя на основе спиральных пружин является неравномерность скорости раскручивания спиральной пружины, что приводит к неточности хода часов. Также у механических часов точность хода зависит от множества факторов, таких как температура, положение часов, износ деталей и других. Поэтому для механических часов считается нормой расхождение с точным временем на 15-45 секунд в сутки, а лучшим результатом - 4-5 секунд в сутки.

Для компенсации влияния на точность хода положения часов в пространстве (компенсации влияния гравитации на физические центры тяжести деталей часов и их смещения относительно математических центров тяжести деталей часов) Абрахам Луи Бреге (Abraham-Louis Breguet) в 1795 году изобрел, а в 1801 запатентовал турбийон (фр. Tourbillon - вихрь). Турбийон состоит из баланса, анкерной вилки и анкерного колеса, расположенных на специальной вращающейся площадке (наиболее часто встречающаяся скорость вращения: 1 оборот в минуту). Это один из самых сложных и дорогих дополнительных механизмов с точностью хода -1/+2 с в сутки. Турбийон в дорогих часах часто делают видимым с одной стороны через специальное окошко в циферблате [14, 15].

Идея турбийона - компенсация влияния гравитации на подвижные и сбалансированные детали механизма, а именно баланса, спирали и спуска, посредством их вращения вокруг собственной оси внутри корпуса часов.

Турбийон очень сложен в изготовлении, сам Бреге собрал всего 30 подобных механизмов. Даже сейчас механизм турбийона весом всего несколько карат может состоять из нескольких десятков деталей и порой может доходить до сотни. Поэтому даже сейчас, с появлением лазерной прецизионной резки металлов и новейших способов их обработки, даже самые именитые компании выпускают не более 10-20 турбийонов в год.

Сегодня необходимость в подобном повышении точности часов практически отпала, поскольку часы и без того стали достаточно точными, поэтому использование турбийонов остается только в конструкции самых дорогих из них как дань высокому часовому искусству.

В настоящее время существует две основные схемы, по которым собираются турбийоны:

Первая - классическая, когда каретка закреплена с обоих сторон по оси вращения. Такой способ крепления предполагает размещение с лицевой части механизма «моста» арочной конструкции, как правило, с тремя точками опоры, через пролеты которой виден остальной механизм. В него встраивается шарикоподшипник, сделанный из рубинов.

Второй тип турбийонов - парящий. Здесь арочный мост отсутствует, а каретка закреплена только с одной стороны, таким образом ничто не мешает с этой стороны любоваться работой механизма.

Вместе с тем до настоящего времени не известно ни одной конструкции таинственных часов, в которой турбийон был бы полностью «воздушным» со всех сторон, то есть выполненным расположенным в воздухе в абсолютно прозрачном пространстве со всех сторон.

Известны, в частности, различные марки наручных и карманных часов, корпус которых спереди и сзади выполняется полностью прозрачным, что позволяет видеть часовой механизм в работе; примером таких часов являются турбийоны фирмы Омега [16]. Несмотря на определенный декоративный эффект, который достигается такой конструкцией часов, хотя при этом видимый часовой механизм, заполняющий все внутреннее пространство корпуса, заслоняет стрелки и затрудняет быстрое определение момента времени.

Создавая таинственные часы (часы загадки), где существует прозрачная область, мастера стремились, сохраняя обычные габариты и внешний вид часов, показать незаметность, скрытость механизма привода. В большинстве известных конструкций механизм обычно на основе спиральной пружины размещался в непрозрачной области корпуса, что приводило к необходимости увеличения его размеров или деформирования для формирования ассиметричных расширений одной из непрозрачных частей корпуса.

Известна конструкция декоративных настольных часов, описанная в заявке [17], которые включают асимметричный корпус, состоящий из прозрачного либо полупрозрачного внешнего и заднего стекла корпуса и непрозрачного обода корпуса, внутри которого расположен часовой механизм. Для измерения отрезков времени и создания декоративного эффекта внутри корпуса часов размещены по меньшей мере два прозрачных диска, на каждый из которых нанесены надписи и/или изображения, соответствующие измеряемому интервалу времени. Под непрозрачным ободом корпуса располагаются часовой механизм, зубчатые передачи, передающие вращение от часового механизма на каждый из прозрачных дисков, и узел фиксации, фиксирующий каждый из прозрачных дисков. То есть конструкция часов обеспечивает сквозную видимость через корпус часов без обзора работы часового механизма.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому при использовании техническому результату аналогом (прототипом) являются разработанные автором Чайкиным К.Ю. пружинный двигатель и часы с пружинным двигателем, в которых для повышения точности хода, уменьшения габаритов и компактности механизма часов и обеспечения возможности его использования не только в относительно некрупных мужских наручных часах, но и в маленьких женских наручных часах в пружинном двигателе часов, содержащем барабан с зубчатым краем, размещенную в барабане пружину с возможностью вращения зубчатого края и приведения им в движение часового механизма и средство приведения двигателя в напряженное состояние при заводе часов, барабан выполнен кольцеобразным со сквозным центральным отверстием с возможностью размещения часового механизма внутри сквозного центрального отверстия барабана [18].

В данных часах с пружинным двигателем, содержащих корпус с прозрачными внешним и задним стеклами, часовой механизм с пружинным двигателем, средство завода и перевода часов и средство индикации времени, корпус выполнен полым кольцеобразной формы с размещенным внутри кольцеобразным пружинным двигателем, содержащим кольцеобразный барабан с зубчатым краем со сквозным центральным отверстием, размещенную в кольцеобразном барабане пружину с возможностью вращения зубчатого края барабана и приведения им в движение часового механизма и средство приведения пружины двигателя в напряженное рабочее состояние при заводе часов.

При компоновке данных часов, содержащих кольцеобразный полый корпус с прозрачными внешним и задним стеклами, часовой механизм, включающий пружинный двигатель, средство завода и перевода часов, колебательную систему, спусковой механизм, соединяющую двигатель и спусковой механизм систему шестеренок и механизм средство индикации времени, пружинный двигатель и средство завода и перевода часов выполняют в виде кольцеобразного модуля пружинного двигателя и средство завода и перевода часов, кольцеобразный модуль пружинного двигателя и средство завода и перевода часов размещают в полости кольцеобразного корпуса, а колебательную систему, спусковой механизм, соединяющую двигатель и спусковой механизм, систему шестеренок и механизм, средство индикации времени размещают внутри кольцеобразного модуля пружинного двигателя и средство завода и перевода часов.

Недостатками данных часов, которые устраняются патентуемым изобретением, являются сложность изготовления двигателя часов и ограничение по запасу хода в связи недостаточной мощностью кольцевого пружинного двигателя.

Задачей (целью) настоящего изобретения является разработка и практическое применение часов с уникальной системой пружинного двигателя.

Техническим результатом, получаемым при использовании изобретения, является упрощение конструкции, упрощение изготовления, повышение удобства эксплуатации, уменьшение габаритов пружинного двигателя и увеличение запаса хода часов с этим пружинным двигателем.

Раскрытие изобретения

Характерной особенностью заявляемого изобретения является конструктивное исполнение и использование пружинного двигателя на основе витой цилиндрической пружины, расположенной вокруг цилиндрического продольного вала, что позволяет использовать достаточно длинную пружину (или несколько пружин) и, соответственно, обеспечить возможность ее достаточно равномерного скручивания/раскручивания, что, в свою очередь, не только упрощает конструкцию за счет исключения приспособлений выравнивания во времени неравномерного раскручивания обычно применяемых спиральных пружин, но и повышает надежность и точность хода часов, а также компактность двигателя и часового механизма с двигателем, увеличивает запас хода.

Характерной особенностью заявляемого изобретения также является возможность использования патентуемого пружинного двигателя в таинственных часах путем оригинального исполнения и расположения заявляемого пружинного двигателя оригинальной конструкции.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что пружинный двигатель часов, содержащий средство приведения пружины в напряженное состояние и пружину, один конец которой закреплен на средстве приведения пружины в напряженное состояние при заводе часов, а другой конец выполнен с возможностью сопряжения со средством передачи энергии вращательного движения часовому механизму, согласно изобретению содержит витую цилиндрическую пружину кручения с возможностью накопления энергии вращательного движения при закручивании пружины с приведением пружины в напряженное состояние и отдачи энергии вращательного движения при раскручивании пружины средству передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

Средство приведения пружины в напряженное состояние выполнено в виде расположенного внутри пружины вала, на одном конце которого закреплен один конец пружины, а на другом конце которого установлено средство передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

При этом на конце вала установлено заводное колесо с собачкой с возможностью предотвращения раскручивания пружины поворотах вала при приведении пружины в напряженное состояние и фиксации вала при раскручивании напряженной пружины, конец вала выполнен с возможностью сопряжения со средством поворота вала при приведении пружины в напряженное состояние, например выполнен трехгранным, четырехгранным или многогранным с возможностью сопряжения с соответствующим заводным ключом.

Средство передачи энергии вращательного движения часовому механизму выполнено в виде свободно установленной на валу муфты и зубчатой муфты, которые могут быть выполнены в виде единой детали.

Пружинный двигатель часов содержит средство ограничения закручивания пружины при приведении ее в напряженное состояние, выполнен с возможностью приведения в движение часового механизма со стрелочной индикацией времени, с возможностью приведения в движение часового механизма с турбийоном, с возможностью приведения в движение часового механизма с календарными устройствами, с возможностью приведения в движение часового механизма с индикацией фаз движения планет, например фаз Луны или времени восхода/захода Солнца, или с возможностью приведения в движение часового механизма таинственных часов, содержащих прозрачную область циферблата.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что часы с пружинным двигателем, содержащие корпус, пружинный двигатель, часовой механизм и средство индикации времени, отличаются тем, что содержат пружинный двигатель с витой цилиндрической пружиной кручения с возможностью накопления энергии вращательного движения при закручивании пружины с приведением пружины в напряженное состояние и отдачи энергии вращательного движения при раскручивании пружины средству передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

Часы содержат пружинный двигатель с витой цилиндрической пружиной кручения, один конец которой закреплен на средстве приведения пружины в напряженное состояние при заводе часов, а другой конец которой сопряжен со средством передачи энергии вращательного движения часовому механизму.

При этом часы содержат пружинный двигатель с витой цилиндрической пружиной кручения описанной выше конструкции, включающий средство приведения пружины в напряженное состояние, выполненное в виде расположенного внутри пружины вала, на одном конце которого закреплены один конец пружины и заводное колесо, а на другом конце которого установлено средство передачи энергии вращательного движения часовому механизму,

Часы могут содержать по крайней мере два или более патентуемых пружинных двигателя.

Корпус часов может быть выполнен с прозрачными внешним и задним стеклами, образующими прозрачную область циферблата, в котором пружинный двигатель расположен внутри корпуса, а часовой механизм с приводным колесом, средство индикации времени расположены в прозрачной области циферблата.

Внешняя боковая поверхность корпуса может быть снабжена по меньшей мере одним средством механического соединения, выполненным, например, в виде средства крепления браслета или ремешка наручных часов, средства крепления цепочки карманных часов или средства крепления кулона или подвески.

В различных вариантах конструктивного исполнения часы могут быть выполнены со стрелочной индикацией времени, с турбийоном, с календарными устройствами или с устройствами индикации фаз движения планет, например фаз движения Луны или времени восхода/захода Солнца.

Описание чертежей

Патентуемые часы с патентуемым двигателем в предпочтительных показанных на чертежах вариантах конструктивного исполнения содержат корпус 1, заводную головку 2, прозрачную область 3 часовую стрелку 4, минутную стрелку 5, циферблат 6, витую цилиндрическую пружину кручения 7, вал 8, заводное колесо 9, муфту 10, зубчатую муфту 11, собачку 12, пружину собачки 13, вексельное колесо 14, часовое колесо 15, минутный триб 16, центральное колесо 17, первое приводное колесо 18, промежуточное колесо 19, секундное колесо 20, анкерное колесо 21, анкерную вилку 22, узел баланса 23, второе приводное колесо 24, часовой механизм 25.

На фиг.1 изображен общий вид напольных часов с патентуемым пружинным двигателем, на котором показаны корпус 1, заводная головка 2, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, циферблат 6.

На фиг.2 изображен общий вид наручных часов с пружинным двигателем, на котором показаны корпус 1, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, циферблат 6.

На фиг.3 изображен общий вид наручных часов с пружинным двигателем в исполнении с таинственным механизмом, на котором показаны корпус 1, заводная головка 2, прозрачная область 3, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5.

На фиг.4, 5 изображены виды сбоку пружинного двигателя в заведенном напряженном состоянии (фиг.4) и в свободном состоянии (фиг.5), на которых показаны витая цилиндрическая пружина кручения 7, вал 8, заводное колесо 9, муфта 10, зубчатая муфта 11.

На фиг.6 изображен аксонометрический вид пружинного двигателя, на котором показаны витая цилиндрическая пружина кручения 7, вал 8, заводное колесо 9, муфта 10, зубчатая муфта 11.

На фиг.7 изображен общий вид часового механизма с пружинным двигателем, на котором показаны часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, витая цилиндрическая пружина кручения 7, заводное колесо 9, собачка 12, вексельное колесо 14, часовое колесо 15, центральное колесо 17, часовой механизм 25.

На фиг.8 изображен вид сбоку часового механизма с пружинным двигателем, на котором показаны часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, витая цилиндрическая пружина кручения 7, вал 8, заводное колесо 9, зубчатая муфта 11, вексельное колесо 14, часовое колесо 15, триб центрального колеса 16, центральное колесо 17, первое приводное колесо 18, промежуточное колесо 19, секундное колесо 20, анкерное колесо 21, анкерная вилка 22, узел баланса 23, часовой механизм 25.

На фиг.9 изображен вид снизу на часовой механизм с пружинным двигателем, на котором показаны часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, заводное колесо 9, собачка 12, пружина собачки 13, часовой механизм 25.

На фиг.10 изображена кинематическая схема часового механизма с пружинным двигателем, витой цилиндрической пружиной кручения, на котором показаны часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, витая цилиндрическая пружина кручения 7, вал 8, заводное колесо 9, зубчатая муфта 11, часовое колесо 15, триб центрального колеса 16, центральное колесо 17, первое приводное колесо 18, промежуточное колесо 19, секундное колесо 20, анкерное колесо 21, анкерная вилка 22, узел баланса 23, второе приводное колесо 24.

На фиг.11 изображен вид на часовой механизм с пружинным двигателем, на котором показаны заводное колесо 9, вексельное колесо 14, часовое колесо 15, центральное колесо 17, промежуточное колесо 19, секундное колесо 20, анкерное колесо 21, узел баланса 23.

На фиг.12 показана конструкция часового механизма с цилиндрическим пружинным двигателем в исполнении с таинственным механизмом, содержащим прозрачную область 3, на которой показаны часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, витая цилиндрическая пружина кручения 7, вал 8, зубчатая муфта 11, первое приводное колесо 18, промежуточное колесо 19, анкерное колесо 21, узел баланса 23, кривошип 26, неподвижное стекло 27, подвижное стекло 28, приводное колесо прозрачной области 29.

Осуществление и промышленная реализация изобретения

Основным отличительным элементом патентуемых часов является наличие патентуемого пружинного двигателя, содержащего витую цилиндрическую пружину кручения 7, вал 8, заводное колесо 9, муфту 10 и зубчатая муфту 11 (фиг.4, 5, 6).

Витая цилиндрическая пружина кручения может быть изготовлена сечением от 0,2 мм из высокоуглеродистых сталей (У9А-У12А, 65, 70), легированных марганцем, кремнием, ванадием (65Г, 65С2 ВА), или из высокоуглеродистой стали (ГОСТ 9389-75) и легированной стали марок 60С2А, 51ХФА из.

С точки зрения классической физики витая цилиндрическая пружина кручения является устройством, накапливающим потенциальную энергию вращения путем изменения расстояния между атомами эластичного материала.

Витая цилиндрическая пружина кручения преобразует деформацию сжатия/растяжения пружины в деформацию кручения материала, из которого она изготовлена, и, наоборот, деформацию кручения пружины в деформацию растяжения и изгиба металла, многократно усиливая коэффициент упругости за счет увеличения длины проволоки, противостоящей внешнему воздействию.

На витую цилиндрическую пружину кручения может наноситься защитное покрытие - порошковое полимерное покрытие (ГОСТ 9.410-88), а также производится гальваническая обработка поверхности пружины: химическое фосфатирование, химическое оксидирование, цинкование.

Витая цилиндрическая пружина кручения 7 в преимущественном варианте исполнения представляет собой пружину, которая накапливает и отдает энергию посредством кручения вокруг оси.

В патентуемом пружинном двигателе витая цилиндрическая пружина кручения 7 одним концом крепится к валу 8, а другим к средству передачи энергии вращательного движения часовому механизму, выполненному, например, в виде муфты 10, которая свободно вращается на валу 8.

При вращении вала 8 витая цилиндрическая пружина кручения 7 закручивается на валу 8 и накапливает энергию.

Вторым концом витая цилиндрическая пружина кручения 7 может крепиться к муфте 10, которая соединяется с зубчатой муфтой 11, посредством паза.

При заведенной витой цилиндрической пружине кручения второй ее конец, крепящийся, например, к муфте 10, стремится вернуться к первоначальному положению и создает усилия вращения на муфте 10 и зубчатой муфте 11.

Зубчатая муфта 11 через зубчатый венец и приводные колеса передает энергию вращения на основную колесную систему, спуск и регулятор часового механизма.

Собачка 12 предотвращает вращение заводного колеса назад при заводе двигателя.

Зубчатая муфта и муфта 10 могут быть выполнены в виде единой детали.

Использование патентуемого пружинного двигателя (фиг.12) витой цилиндрической пружины кручения позволяет сделать непрозрачную область за непрозрачным корпусом минимальной, а прозрачную область циферблата максимальной, а также перенести узлы основной колесной системы, стрелочный механизм и узел спуска и регулятор в прозрачную область, что усилит эффект таинственности часов.

Заявляемая конструкция пружинного двигателя витой цилиндрической пружины кручения может быть использована в механизме часов как с обыкновенным узлом спуска и регулятором, так и с турбийоном.

Заявляемая конструкция пружинного двигателя витой цилиндрической пружины кручения может быть использована в механизме часов со стрелочной индикацией времени, с календарными устройствами, с устройствами индикации фаз движения планет, например фаз Луны или времени восхода/захода Солнца, и практически с любыми другими известными механическими часами с дополнительными функциями и возможностями.

Таким образом, предлагаемая оригинальная конструкция пружинного двигателя и варианты оригинального конструктивного исполнения часов с пружинным двигателем обеспечивают упрощение конструкции, упрощение изготовления, повышение удобства эксплуатации, уменьшение габаритов за счет возможности разнесения осей индикации часового механизма и увеличение запаса хода часов за счет снижения межвиткового трения и отсутствия трения о стенки барабана в связи с отсутствием корпуса барабана.

Использование витой цилиндрической пружины кручения по форме пружины является оригинальным техническим решением, ранее не применяемым в часах, поскольку большинство требований к двигателям удовлетворялось в обычных часах стандартной спиральной пружиной.

Конструктивное исполнение двигателя цилиндрической формы в виде размещения витой цилиндрической пружины кручения вокруг цилиндрического вала двигателя является технологически просто осуществимым и позволяет обеспечить достижение требуемого технического результата.

В качестве вариантов исполнения отдельных деталей, узлов, часового механизма и стрелочного привода часов могут быть использованы известные и традиционные для часового производства технологии, материалы и конструктивные решения, известные в часовой технике [19, 20, 21, 22].

Таким образом, учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения », доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения » техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.

Кроме этого, анализ совокупности существенных признаков изобретения и достигаемого при их использовании единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между пружинным двигателем и вариантами конструктивного исполнения часов с пружинным двигателем, что позволяет объединить изобретения в одной заявке, то есть обеспечить требования критерия единства изобретения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. http://foto.mail.ru/mail/artembar/antiquarian-watch

2. СН 151 от 24 января 1889.

3. http://www.blingju/watches/quinting_mysterious_quardinal.htrn

4. http://www.oclock.info/vernisage/gallery/galleryviewer.php?tid=20&aid=3730

5. http://www.clockmaker.ru/master_publ_38.htm

6. US № 2312391 от 2 марта 1943.

7. US № 2248195 от 8 июля 1941, перевыпущен 1 мая 1945, RE 2264.

8. US 2642713 от 23 июня 1953.

9. RU 85004 G 04 В 45/04, опубл. 20.07.2009.

10. http://bse.sci-lib.com/article121589.html Часы (прибор). Большая Советская Энциклопедия

11. http://bse.sci-lib.com/article121589.html Часы (прибор). Большая Советская Энциклопедия

12. http://www.watches.ru/index.php?page=30&art=55

13. http://www.watches.ru/index.php?page=30&art=55

14. http://ru.wikipedia.org/wiki/MEXAHИЧЕСКИE ЧАСЫ

15. http://lab-37.com/des_art/tourbillon/

16. СН 687 795G A3.

17. FR 2741967 G04B 45/04, G04G17/00.

18. RU 110510 G04B 45/04 опубл. 20.11.2011 (прототип).

19. Харитончук А.П. Справочная книга по ремонту часов. Москва, 1977, стр.18, 21.

20. Романов А.Д. Проектирование приборов времени. Москва, 1975, стр.140.

21. Тарасов СВ. Технология часового производства. Москва, 1963.

22. Попова В.Д., Гольдберг Н.Б. Устройство и технология сборки часов. Москва, 1989.

23. http://lab-37.com/des_art/tourbillon/

24. Т.А.Гевондян. Пружинные двигатели. Оборонгиз, 1956 г.